金属材料焊接教学课件作者王现荣7.ppt

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1、第7章铸铁焊接7.1了解铸铁焊接的应用7.2灰口铸铁同质焊缝焊接工艺7.3灰口铸铁异质焊缝焊接工艺7.4灰口铸铁钎焊工艺7.5球墨铸铁的焊接返回7.1了解铸铁焊接的应用一、铸铁的分类及性能特点(图7-1)各种铸铁的牌号和性能见表7-1~表7-4。二、铸铁的石墨化过程影响铸铁中出现渗碳体(白口化)还是出现石墨(石墨化)的主要因素有两个:冷却速度和化学成分。冷却速度较低时，碳原子才能扩散集中，以石墨形式析出;冷却速度较高时，碳原子会以渗碳体形式析出，形成白口组织;冷却速度越高，对石墨化越不利。下一页返回7.1了解铸铁焊接的应用在铸铁中，

2、除了有碳、硅元素外，还有锰、硫、磷等元素，另外为了合金化可能会加入其他合金元素。根据铸铁中元素对石墨化的作用可分为促进石墨化元素和阻碍石墨化元素;其中C、Si、Al、Ni、Cu、P、Co、Zr是促进石墨化元素，作用由强到弱;B、Re、Mg、S、V、Mo、Mn是阻碍石墨化元素，作用由强到弱。图7-2表示出了各种元素促进或阻碍石墨化能力的差别。对于铸铁的石墨化过程，碳、硅起着决定作用，碳的存在，增加了石墨的形核率;硅能削弱碳与铁的结合能力，使之成为游离的碳。液态铁水中碳、硅含量越高，越容易形成石墨组织，反之越容易得到渗碳体(白口)组织。

3、锰是白口化元素，它会促进渗碳体的形成，但锰能脱硫，铸铁中保持一定的含锰量可以减少硫的危害，因为硫是强烈的阻碍石墨化元素。上一页下一页返回7.1了解铸铁焊接的应用铸铁焊接主要应用于以下方面:1.铸造缺陷的焊补我国是铸造大国，有各种铸造缺陷的铸件占总产量的10%~15%。铸件在铸造或机加工过程中出现缺陷后采用焊接方法进行焊补，可以使企业降低生产成本，缩短生产周期，获得巨大的经济效益。铸件焊补是铸铁焊接应用最多的方面。2.损坏铸件的修复铸件在使用过程中由于种种原因会出现裂纹等缺陷，面临报废。更换新的会影响生产且造价较高，在实际中往往用焊接

4、方法进行铸件的修复。上一页下一页返回7.1了解铸铁焊接的应用3.生产铸焊复合件这是指用焊接方法把铸铁件与其他铸铁件、钢件或有色金属连接起来而生产的铸焊复合零件。目前，我国在这方面工作还比较落后，生产铸焊复合件是我国铸铁焊接进一步发展的方向。在铸铁焊接中，应用最多的是灰口铸铁，其次是球墨铸铁，所以本项目主要介绍灰口铸铁和球墨铸铁的焊接。上一页返回7.2灰口铸铁同质焊缝焊接工艺灰口铸铁焊缝有同质焊缝(铸铁型)和异种焊缝(非铸铁型)两类。采用同质焊缝时，在焊接过程中主要会出现两方面问题:一是焊接接头的白口组织;二是热应力裂纹。一、焊接接头

5、的白口组织在灰口铸铁进行焊接时，很容易在焊接接头某处出现渗碳体，形成白口组织，白口组织硬而脆，会给机加工带来不小的困难，同时还会引起裂纹缺陷的产生。下一页返回7.2灰口铸铁同质焊缝焊接工艺与铸造相比，焊接是局部加热，熔池体积小，存在时间短，加之焊接区向内部传递热量，使焊接接头的冷却速度远远小于铸件在砂型的冷却速度，白口倾向大大增加。以ωC为3%，ωSi为2.5%的灰口铸铁的焊接接头为例来进行组织分析。如图7-3所示，焊接接头分为焊缝区、半熔化区、奥氏体区、重结晶区、碳化物石墨化球化区和原始组织区。图中C表示Fe3C，G表示石墨，L表

6、示液相，γ表示奥氏体，a表示铁素体。1.焊缝区该区域加热时处于液相线以上。当焊缝成分与母材相同或相近时，在一般电弧冷焊条件下，焊接熔池的冷却速度要远远大于铸造条件下的冷却速度，焊缝组织基本上为共晶渗碳体+二次渗碳体+珠光体，是典型的白口铸铁组织。上一页下一页返回7.2灰口铸铁同质焊缝焊接工艺即使焊接时采用较大的线能量，会有一定量的灰口组织出现，但也消除不了白口组织，必须采取相应的措施防止焊缝白口的产生。具体地说，有以下措施。(1)降低冷却速度采取焊前预热，焊接时增大线能量，焊后保温缓冷等方法降低冷却速度，确保石墨化的充分进行。(2)

7、增强焊缝的石墨化能力在焊芯和药皮中加入促进石墨化元素，如Al、C、Si、Ni等，尤其是要增加缝的碳和硅含量，使其高于母材，促进焊缝的石墨化过程的进行。上一页下一页返回7.2灰口铸铁同质焊缝焊接工艺2.半熔化区该区域加热时处于液相线与固相线之间，一般为1150℃~1250℃，在焊接时，该区液固两相共存，一部分为液态，一部分为碳处于过饱和状态的奥氏体。该区比较窄，得到的热量又会迅速传给邻近的金属，冷却速度比焊缝区还要大，共晶转变会形成莱氏体，温度降低奥氏体析出二次渗碳体，共析转变形成珠氏体。半熔化区的组织与焊缝组织基本上相同，为共晶渗碳

8、体+二次渗碳体+珠光体，是白口组织。冷却速度更快时，奥氏体可能转变为马氏体，性能会变得更坏。上一页下一页返回7.2灰口铸铁同质焊缝焊接工艺防止半熔化区出现白口主要措施是降低冷却速度。焊前加大预热温度，一般为400℃~700℃，延长半熔